Способ получения поверхностно активного вещества

 

Союз Советскн."

Соцналнстнцваеа

Респубянк

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ и Akl EHt3 (и 906383 (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 17. 10. 75(И) 2184053/23-04 (23} Приоритет - (32} 17. 10. 74 (31} 45122/74 (331 Великобритания

Опубликовано 15. 02. 825ктллетеиь 34 6

Дата опубликования описания 17. 02.82 (5l) М. Кл.

С 07 Н 13/06

С 07 6 3/00//

С 11 0 1/00 фкударатзкавМ кенмтет

СВВП ае аалаи мзвбретвммм и аткрытма (3) Й1 547 912:

:665.12 07 (088.8) (72) Автор изобретения

11ност ранец

Кеннет Джеймс (Великобритания) Иностранная фирма

"Тейт Знд Лайл Лимитед" (Великобритания) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНОГО

ВЕЩЕСТВА

Изобретение относится к усовериенствованному способу получения поверхностно-активного вещества, которое может найти применение в качестве моющих средств, добавки в пищевые продукты, косметику.

Известен способ (I 1 получения ПАВ т содержащего сложные моноэфиры жирных кислот сахарозы, диэфиры и высвие сложные эфиры путем взаимодействия реакционной смеси, содержащей твердую в виде частиц сахарозу, алкиловый сложный эфир жирной кислоты, имеющий

1-4 атома углерода в алкильном радикале и 8-22 атома углерода в радикале жирной кислоты, с основным катализатором трансэтерификации при 110140 С и давлении О, I-500 мм рт.ст, Выход целевого продукта, 3:

Ноноэфир сахарозы 16

Диэфир сахарозы 3

Недостатком известного способа является низкий выход целевого продукта.

Цель изобретения — повышение выхода целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения поверхЬ ностно-активного вещества, содержащего сложные моноэфиры жирных кислот сахарозы, диэфиры и высшие сложные эфиры, заключающемуся во взаимодействии реакционной смеси, содержащей твердую

1в в виде частиц сахарозу, алкиловый сложный эфир жирной кислоты, имеющий

1-4 атома углерода в алкильном радикале и 8-22 атома углерода в радикале жирной кислоты, с основным катализа1в тором трансэтерификации пои 110-140 С, способ осуктествляют пои атмосферном давлении.

Выход целевого продукта.

Ионоэ@ир сахарозы 30

30 Диэфир сахарозы 14

Существенным отличием данного способа является проведение процесса при атмосферном давлении. Атмосферное давление никогда ранее не применяет25 ся в процессах трансэтерификации без 906383

55 использования растворителя, ибо считается применение вакуума существенным условием, учитывая то. что равновесие в реакции переэтерификации не благоприятствует образованию эфиров сахарозы и идет в правильном направле нии при тщательном удалении побочного продукта - спирта. Совершенно неожиданно установлено, что проведение процесса трансэтерификации при атмосфер- tO ном давлении приводит к повышению выхода целевого продукта.

Низшие алкиловые эфиры жирных кислот „ с 8 атомами углерода, в частности около 10-22 и более предпочтительно 16-18 атомов углерода, могут использоваться в предлагаемом процессе. Целесообразно использовать метиловые эфиры. Обычно удобно использовать низшие алкиловые эфиры, полученные из встречающихся в природе смесей триглицеридов, например, метилталлоат, который включает метиловые эфиры стеариновой, пальмитиновой и олеиновой кислот, но можно использовать низшие алкиловые эфиры, полученные из других триглицеридов жиров и масел, например, из свиного сала, пальмового масла, хлопкового масла, соевого, оливкового, арахисового масел, хлопкового, касторового и льняного масел. Однако обычно менее желательно использовать низшие алкиловые эфиры высоко ненасыщенных жирных кислот, например, полученные из так называемых "сохнущих масел", таких как льняное масло, потому что они способны окисляться и обесцвечиваться в течение предлагаемого процесса и продукт имеет относительно худшие поверхностно .активные свойства, в общем предпочтительно использовать низшие алкиловые эфиры кислот, содержащие не более одной двойной связи. Присутствие гидроксильной группы в цепи кислоты может также наносить вред поверхностно- акти вным свойствам про» дукта. 8 табл. 1 показан состав некоторых триглицеридов жиров и кислот названия жирных кислот, из которых они получены и число атомов углерода в цепи кислоты, из которых соответст" вующие низшие алкиловые эфиры образованы и подходят для использования в данном процессе. Можно также использовать этиловые, пропилоаые или Gytwaoave s pv. Низший алкиловый эфир и сахарозу удобно использовать i эквимолярных количествах, хотя эти пр . порции не являются критическими.

Катализатор, используемый в процессе, может быть любым щелочным соединением, обычно используемым в качестве катализатора переэтерификации, но обнаружено, что карбонаты и алкилаты щелочных металлов, например, карбонат калия и метилат натрия, дают очень хорошие результаты. Другие основные соедине ия, такие как третичные или четвертичные органические основания, силикаты и бораты можно также испольэовать. Концентрация катализатора не является критической, но обычно желательно использовать по крайней мере 2 катализатора для того, чтобы добиться удовлетворительной скорости реакции и таким образом полу. чи ть поверхностно-активное вещество за относительно короткий промежуток времени. Реакцию можно ускорить при использовании более высокой концентрации около 5- 124,, предпочтительно

103. В общем никакой дополнительной выгоды не достигается при дальнейшем повышении концентрации катализатора, уровни выше 204 не рекомендуются для использования на практике. (Все процентные концентрации весовые по отношению к весу реакционной смеси).

При осуществлении процесса сахароза и щелочной катализатор могут добавляться к алкиловому эфиру и полученная суспензия нагревается с перемешиванием,ч .о вызывает реакцию переэтерификации. По другому варианту алкиловый эфир может сначала нагреваться только с катализатором, таким образом он частично омыляется, и затем в реакционную смесь добавляется сахароза для того, чтобы прошла переэтерификация. Однако эта первоначальная стадия омыления обычно не нужна, когда используют ПАВ полученное по предлагаемому способу.

Хотя не используется никакой растворитель в предлагаемом процессе реакция проводится при температуре значительно ниже точки плавления сахарозы в области около 110-1ч0 С. Предпочтительна область температуры 120а

130 С и реакцию наиболее целесообразно проводить при 125 С.(Все эти значения температуры находятся внутри реакционной смеси). Обычно реакция не проходит при температуре ниже

110 С в то время как при температуре о выше 140 С происходит обугливание и

906383 фии через определенные промежутки времени.

Наиболее целесообразно проводить процесс в присутствии IlAB, в частности поверхностно-активного продукта, полученного по предлогаемоиу способу из триглицерида. Его добавляют в количестве 5- 1О вес.Ф в расчете на общий вес реакционной смеси.

Другими эффективными поверхностноактивными веществами, которые можно добавлять в таких же количествах, являются диглицериды и моноглицериды, причем первые более эффективные, чем последние. Мыла, такие как стеарат натрия, менее эффективны для этих целей. Данные добавки действуют, как физический катализатор в гетерогенной твердой жидкой реакционной системе, используемой в предлагаемом процессе. Применение поверхностно-активного вещества, таким образом, очень выгодно, когда щелочной катализатор переэтерификации применяется в низких концентрациях.

Если небольшое количество поверхностно-активного продукта, диглицери ва или моноглицерида добавлено в реакционную смесь, время реакции значительно уменьшается.

Основной продукт содержит моноэфир жирной кислоты сахарозы вместе с непрореагироеаешими исходными и промежуточными продуктами. Он обладает значительными поверхностно-активными свойствами и может быть использован в неочищенном виде как биоразлагаемое, нетоксичное поверхностно-активное вещество для многих очистительных целей . Большая часть продукта состоит из маноэфиров сахарозы, которые черезвычайно ценны как поверхностно-активные вещества. Продукт реакции затвердевает при охлаждении и из него можно получить различные композиции, например смешать с подходящими наполнителями и вспомогательными веществами для получения моющего порошкового состава. Можно получить известным образом составы для других целей, таких как косметика, сельскохозяйственные химикаты и для животной пищи. Никакие растворители в предлагаемом процессе не применяются, поэтому полностью исключаются дорогостоящие и сложные стадии извлечения растворителя и очистки продукта.

Смесь 40 г метилталлоата, 17 г сахарозы, 5 r карбоната калия и 2,5 г продукт не имеет удовлетворительных поверхностно-активных свойств. Реакционную смесь можно нагреть до нужной температуры любым обычным способом, например, оборудовав реакционный сосуд внешним кожухом, через который проходит пар. В некоторых случаях особенно если применяется энергетичное перемешиеание реакционной смеси может быть необходимым охлаждение ре- 10 акционной смеси в течение реакции, чтобы поддерживать требуемую температуру, например пропусканием воды через внешний кожух. Процесс проводят при атмосферном давлении в простом I5 открытом реакционном сосуде, оборудованном подходящими нагревательными и перемешивающими приспособлениями.

Можно использовать подходящий тип мевалки с мотором, но для того, чтобы 2о обеспечить равномерное перемешивание и поддерживать температуру постоянной во всей реакционной смеси, особенно в большом сосуде, иногда желательно использовать высокоскоростную мешалку, 2$ делающую несколько тысяч оборотов в минуту.

Никаких специальных условий не требуется для выделения спиртовых промежуточных продуктов. Сахароза> зо используемая в предлагаемом процессе обычно находится в форме частиц рафинированного сахара, таких как гоанулированный сахар. Размеры частиц сахарозы не являются критическими, но очень большие частицы трудно распределить равномерно в реакционной смеси и, следовательно, лучше применять сахарозу с размерами частиц менее

250 t4KM. Сахарозу можно размолоть и 4в просеять перед использованием так, чтобы получить нужный размер частиц, но если высокосортная мешалка применяется для перемешивания реакционной смеси, то она также медленно раздроб- q ляет частицы сахарозы.

Длительность реакции зависит от природы алкилового эфира, количества и типа катализатора, эффективности перемешивания и используемой темпера- >© туры реакции. Реакция заканчивается, когда смесь становится очень вязкой при равномерном перемешивании. Реакция может закончиться за 6 ч, но обычно продолжается 14-16 ч или даже больше, чтобы получить оптииальныв выходы ПАВ. За продвижением реакции можно наблюдать, например, подвергая образцы реакционной смеси хроматогра906383 поверхностно"активного вещества, по" лученного иэ сахарозы и твердого жи-. ра, перемени вают около 1 1 ч при 1 25 C .

Полученный мутный воскоподобный продукт затвердевает в хрупкое вещество при охлаждении. Выход 47 г. Продукт обладает хорошими поверхностно-активными свойствами и содержи . 30 вес.Ф ионоэфиров сахарозы, с некоторыми диэфирами и высшими эфирами. ео

Хара ктери сти ки поверхностно- акти вных веществ, полученных по реакции метилолата с сахарозой с использованием карГ> ната калия в качестве катализатора, представлены в табл. 2.

Использование различных сложных алкиловых эфиров жирных кислот в реакции с сахарозой в присутствии катализатора на основе карбоната калия представлено в табл. 3.

906383

I I

3«О

t<3 е 3-.

Ф V М

t3>oxe

1 <О r Y <- D

Ф I 1 I е

Х Х 3«О >- О 3

« > «3 Ф Х <-, u — 1

1 3« 3

Ф e e Ф

Ф е 1 Ф о < о ахо xо 8> ссх rхс«

1 Ф ! 1 t I

X 33> 1 е сси>хоехс

> о о e

3«О Ф- «>3<

< 3. -В Х С .Э 3

I 3« t

o e > e 3

m v

s«>xo

< C= 3. -Y 3= 3DГ

n o t ! X 333 С р 3 в а о 1 с o s e о r х <<

1 t 3 t

e o < e

33> r 3«v >- «3>3

3- x e x О - 3

3>ашхси

1 3 1 Ф е Ф О С 1

ar3«v щ x e у ф аа х 1-cD

I! %О

333

С С Ф V <ДФ еооха-е<

СОтЫ>- «.3

<" °

371 о л

<О

С>

О1 л

С Ъ

«3Ъ л

<3 сп

<Г<

« О л О

Г>Ъ

CV сХ>

ФФ

cr3

3% 3 а сп сп

М>

3 Р о

333

Ф о

«Е

X а

t33

=!

X с

X а

ILn Г.

ФЧ

CV х

Д х

Ii с е а л

<е

3

Ф е

О ,н (Ф а ф, I 1 а О 1

«3 e C 1 х n v <Ф <

eose ц*= 3

3п

3r е

333 о х

С>

С3С>

О 33<

v p х и к р

С1 0 ф 333 5

Й о о щ

>- Cf X

3 а

3<>

Ф»

9 о с й.0 .о 3 х В

>t> Д

«> <О

CD <3

Л ф

3 И

1 3 ! X 1

3 Д О с е т с

I fQ <

>- e

1 r x

O 333

° с= с

1 I

333 а

3

1 II 1 о

X О а r

3 X X

3 >L

X

1 Cl Ф

3 Л Ф

I e О

< с

I 1

X с

I C

1 Ф

1

1 1

> а с

Ф Ф х

I l

О

f I

Сu Ф<<

x e г<

Ct3 r 3- CD

< I

tX o 1 е с 1

Ф О <>3 < охe

Х <-33

3 I о I с I о 3

e s e r3

n Y t- 3D !

Ф 1 о б

3 I ч с4 т

Х >-CD

I I о

1- 1 й.Ф t t

CD

С

i о

Cl о

°906383

Таблица 2

«т »«

Общий Выход, ес,r r

К ныла, Не- Вмсеме зфнр, замры о

80 34 30 0 . 324 108 16 125 16 31,2

116 371 341 26

7,2 37,0 20,3 23.4

)!0 14 125 23 27 6

80 34 10 6,2 130,2 .134 16,2 125 16 28,7 12, t

12,1 18,9 27,6 !

9,5 13 3 21,4

111,7 13,7 .125 18 36,3 9,5

53>4 34 10 0

97.4 84 13.4 125 12 28,9 8,8 21,1 9,7 31,5 53;4 34 10 4|86 302 1795 3 7,1 125 16 38,1 22 4 11,0 16,7 33 8

96 6,4 I25 . !6 24,3 18,3 11,8 13,6 32

70,7 60,5 10,2 !25 10 f5,1 43 8,3 5.5 28,1.

26,7 34. 10 0

12 718 50 118

70,7 61,5 9,2 125 8

l0 3,5

74,2 67,5 6в1 125 10 28 32 3 12 7 1,3 25,7

26,7 34

742 573 69 125 8 33>8 421 147 28 266

31,1

8,0

94,1 75 19,1 125 ?0 37,7 18,2 15

53,4 34 6.7

53,4 34 6 7 4,7 98,8 87 11,8 325 20 31,1 24,2 33,2 13,2 17,8

85, 13,7 125 22 31,4 44,4 37,2 6,7 Oа,З

22,8 46,3 9 в4 8,0 34э5

4,23 125 9

4,23 125 9

5,23 125 9

26,7 34 6,7 Зе37 0,77 65

40 0 43в7 13эl Зег

24,1 48 ° 5 9е4 3 2 10,8

36,5 36,8 14,8 0,6

64,5 4,83 125 9

53,4 34 3,85 4,7 95,95 74 гг 125 24 19,9 30,7 9,0 20,7!

3 125 24 30,3 21,8 13,9 8,3 27,1

11 125 ã4 18,3 21,5 8,9 21,0 31,3

34817,2 149 272 5э9

85 5 10 5 125 24

26с7 34 3. 55 3.59 67,42 64 . 3,42 !25 !2

28,8 41,8 13,3 6, 5 9;6

60 7,42 125 12 13, г

50,9 1;7 23,6 0,6

5 0 - 129 .96

35 125 11

125 14

80 34 10

102,4 88 .,14,4 125 7 20,2

53,4 34 10

5,0 756 66

9,6

26,6 34

36,6

325 9

»»

Сахароза,, об3)ааующал куски в реакционной среде.

33еолеат

Сахароза, г

Змульгатор, r

ПотвPN веса, r ампера, С

В3ъвнл реакции, ч

33оно î сахарозы, 3

27,0

32„0

Сахароза, ф

11,3

20,7

906383

1

S с

L о, Q) Б ш ч

I- Е и а

QI (D м

Щ 1

1! гг !

С; 1

1 о

Щ 1

1

I о с

X о

О

0 >

Cl

С

Ф

S э и

Щ 1

I- Щ

Z Ш (D O а

Х

S

Ю а (:

Щ

4> с О О

Ю

-Ф

° .l л

S

z >, В X

Z (>) Б а

S е

Щ м

Ю

СЧ

С>4

С 4

СО Ln м л

4) с

Y с

CC а

Ln О

О > СГ> м -т л л м

CV

О м (D

Б

z е (>) о Г

>

S с

Щ (4

CD

Ю

ГЧ

Г>4

>О

С4

Щ

<и с

Б Б

z X o o

I

1

1

Щ х

Ю

О1

Ю ш м (Т>

Щ (>! о аде м\

С (чО

Г4 (4

О

Ю

Г4 л

1 а щ х

Щ и

1 1 о ! о

Л:

iI

Л 1 о I а N (D

C) Ю

Г \

-Ф

СМ

CO ( т

QI

CL

С:3.) х

Щ

S а

СЧ С 4

1 (D

X

Ш ! —

О>

1Щ Щ () а а(!

Ln Ln (4 Г4 (n

Г4

)4>

Г4

С о

Х L

Б

C() л

C) >х и

S Ю

ID С.

1 (о

С) Iz (D

L сС

4) с о а

X S () S

Z. (6

Ю

Ю ()

С 4

У L л л

Щ х

Щ (Э

Щ (>) ( о а

1 (Ю

Щ >,О

C с с

I- IЯ (D

X: а о

Е ФО (1 4) О

>Х K м Щ

Ф Ф С о ощ

С 1 И

)S

>О Б 1 ,ОШ О о (с (l

1 С Щ

S

C о а

C о

>Я

2i

Z л с

S х с

О

СО

)S I

Б о

Ф ( о с а

S S

1- Е (Ъ (1

О О

Ф

o m м с

Щ

Ф U

O.О

1(D л Щ м с

K Щ

m L) 1

CL

S в

1 1 I

1 (D Ш (D I и I

1 О (С Э I с а ш 1

Ю

=Т -1 (М см м

>,О (М Ln со ю м

ГЧ С 4 Г 4

О О с- 1

-1 м м ("1

) со

m o o

OLL

С (D о.oщ м с > Е (С Щ иь Г! m u

1

1

1 !

I

1

1 !

1

1

I

1

1

1

1

I

1

1 !

1

1

1

1

1

1

I

1

I !

1

I

1 !

1

I

I !

1 !

1

I

1 !

I

I

1

1

1

1

1 (Г и

1

Я

K с ! ч

1 р а

1 о

1

1 х

Формула и зобретени я

906383 16 перода в радикале жирной кислоты, с основным катализатором трансэтерифиСпособ получения поверхностно"ак- кации при 110- 140 С, о т л и ч а ютивного вещества, содержащего слож- шийся тем, что, с целью повыше ные моноэфиры жирных кислот сахаровы, ния выхода целевого продукта, способ диэфиры и высшие сложные зйиры путем осуществляют при атмосферном давлевзаимодействия реакционной смеси, со-. нии. держащей твердую в виде частиц саха- Источники информации розу, алкиловый сложный з4ир,. жирной принятые во внимание при экспертизе кислоты, имеющий 1-4 атома углерода 10 1. Патент С8А У 3558597, в .адкильном радикале и 8-22 атома уг- кл. 260-234, опублик. 1971 (прототип) Составитель.й. пикулина

РеВактор И, митровка Техрев 3.фанта Корректор О. Билак

Заказ 416/78 Тираж 369 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11)ОЯд Москва ЖЯ Раушская наб. g. 4/$

Филиал ППП патент", r. Ужгород, ул. Проектная,